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La impresión 3D está cambiando los modelos de fabricación

El escáner 3D óptico y su impacto en la fabricación digital

Jose F. Molinero Reyes, técnico en digitalización 3D en Sicnova3D

08/09/2014
En agosto de 2013 Gartner lanzaba su gráfico de expectativas de mercado de negocios. Dichas expectativas ponían a los consumidores de impresión 3D en el pico más alto de la curva. Ellos mismos comentaban que uno de los secretos para el éxito de una empresa reside en una terna de ideas de negocio que sean independientes pero que, a su vez, se retroalimenten entre ellas.

Las empresas del futuro utilizarán una combinación de estas tres tendencias para mejorar la productividad, transformar la experiencia de usuarios y los clientes, y para buscar una ventaja competitiva. Estas tres tendencias principales serán posibles gracias a las áreas que facilitan y apoyan la relación entre humanos y máquinas trabajando juntos. Para el caso de la fabricación digital, las tres tendencias son: la impresión 3D, el escáner 3D y la realidad aumentada. Cada una de ellas tiene un largo camino por delante ya que acaban de comenzar, y se han de nutrir unas de otras para conseguir un sólido cimiento, por ejemplo, para imprimir un objeto en 3D necesitamos un modelo digital 3D, el cual puede venir de un diseño o un modelo escaneado, pero la realidad es que a nivel de usuario son pocos los que saben diseñar en 3D con el fin de imprimir, de ahí que cada vez existan más soluciones a nivel de escaneo cada vez más económicas y más sencillas de usar.

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El escáner 3D

Podemos dividir los escáneres 3D en tres grandes grupos:

  • Escáner de largo alcance.
  • Escáner de corto alcance.
  • Escáner tomográfico.

Los escáneres de largo alcance son aquellos que se utilizan para medir objetos situados a partir de 5 metros y tienen un alcance de varios kilómetros, según tipo y marca. Se subdividen en dos grupos según el tipo de medida:

  • Cambio de fase: Emite un láser a una longitud de onda determinada. Compara la diferencia de fase entre la longitud de onda emitida y la recibida.
  • Tiempo de vuelo: El proceso es parecido, emite una señal y calcula el tiempo que tarda en recibirla, con ese tiempo calcula la distancia al punto.

La aplicación de este tipo de escáner va encaminada a grandes estructuras, a conservación de patrimonio, catastro, etc.

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Los escáneres de corto alcance se utilizan para escanear objetos situados a una distancia de entre 15 cm y 5 metros. Los más utilizados son los de láser y los de luz estructurada. El láser utiliza la misma tecnología que el escáner de largo alcance, en cambio la tecnología de luz estructurada se está imponiendo en la mayoría de los escáneres de corto alcance no solo a nivel de usuario sino también para industria.

El funcionamiento es simple, se proyecta un patrón de luz (líneas o cuadrícula) que al proyectarse sobre el objeto producen una deformación la cual es analizada a través de un software que nos da un modelo tridimensional.

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A día de hoy todas las grandes empresas están creando su propio software de prototipado rápido.

Otro tipo de escáner de corto alcance es el de escáner por contacto, los cuales miden, como su nombre indica a través del contacto del objeto. Se han utilizado desde hace años en industria y son muy útiles para referenciar el objeto. Suelen usarse como complemento de otro escáner.

Por último tenemos los escáneres tomográficos que generan un modelo 3D a través de radiación. Se usan en medicina y en industria para la comprobación de piezas internas.

La fabricación digital

El proceso de fabricación digital comprende desde el inicio del objeto, el diseño, hasta su aplicación. El diseño puede partir de un boceto bidimensional el cual puede ser modelado para la generación de un 3D, por ejemplo, el plano de una pieza. También podemos partir de un modelo físico que puede ser escaneado o un clay virtual (o modelo orgánico).

El siguiente paso es modelar esos ficheros. Empresas como 3D Systems saben de la importancia de este paso y han copado el mercado comprando varias empresas para generar un paquete que aúne todos los tipos de modelado enfocados a la impresión 3D.

La mayoría de softwares que encontramos en 3D están enfocados al renderizado e infografía o en su defecto para piezas meramente industriales. El problema de los primeros es que la mayoría de estos programas no poseen un buen exportador de datos que permita la consistencia de un fichero cerrado y sin elementos internos que provoquen errores, lo que hacen que consigan una visualización muy realista pero sin embargo no sirvan para la impresión 3D. Por otra parte los programas que se usan para modelado industrial como Catia, SolidWorks, Solidedge… etc van encaminados a la fabricación de elementos paramétricos, cosa que no siempre necesita el usuario en un fichero.

A día de hoy todas las grandes empresas están creando su propio software de prototipado rápido, por ejemplo, Autodesk ha lanzado meshmixer de forma gratuita. Podemos modelar de forma paramétrica, diréctica, modelando la malla poligonal o a través de un dispositivo háptico. Todo esto dependerá del tipo de fichero de entrada y del uso que se le dé después. Tras el proceso de modelado podemos conseguir un fichero imprimible en 3D, un fichero CAD nativo a través de ingeniería inversa, archivos 2D de planos, informes de calidad comparativos entre modelos CAD y modelos escaneados, etc.

La impresión 3D está cambiando los modelos de fabricación, no olvidemos que algunos denominan al 3Dprinting como la tercera revolución industrial y todas las empresas que no se unan a esta revolución quedarán obsoletas. Esto irremediablemente arrastra consigo a la digitalización 3D, ya que todo modelo ha de cumplir unas características que antes no eran necesarias, como por ejemplo en la realidad virtual.

Algunos llaman al 3Dprinting tercera revolución industrial y todas las empresas que no se unan a ella quedarán obsoletas

Muchas empresas han apostado muy fuerte por la parte de la digitalización y pocas son las personas que realmente entiendan todo el proceso de fabricación digital de principio a fin, por lo cual la oportunidad de mercado es muy amplia y solo se verá afectada por el tiempo que tarde en imponerse esta tecnología. Así pues, las empresas que sepan jugar sus cartas ahora, serán las que sienten las bases de este mercado en el futuro.

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